Lựa chọn giải pháp địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại hà nội (luận văn thạc sĩ)

Hình 1.1 Tiết diện cừ BTCT DƯL chữ H và chữ T Hình 1.2 Hình ảnh thi công ép cừ và hệ thép hình chống đỡ tường cừ Hình 1.3 Hình ảnh thi công hạ cừ BTCT DƯL bằng máy ép thủy lực Hình 1.4

NGUYỄN ĐỨC VIỆT KHÓA: 2017-2019

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐỊA KỸ THUẬT HỢP LÝ TRONG XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TẠI HÀ NỘI

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN

PGS TS TRẦN THƯỢNG BÌNH

Hà Nội – 2019

trúc Hà Nội, các cán bộ Khoa Sau đại học, Khoa Xây dựng và đặc biệt là các thầy, cô giáo giảng dạy Bộ môn các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong suốt quá trình học tập chương trình cao học Tác giả cũng xin bày

tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Giáo viên hướng dẫn – PGS.TS Vương Văn Thành đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu và động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn này

Quá trình thực hiện Luận văn diễn ra trong một thời gian ngắn, mặc dù bản thân tôi đã rất cố gắng, song không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự quan tâm góp ý của quý thầy cô, các đồng nghiệp để tôi có thể hoàn thiện hơn về kiến thức và có bước nghiên cứu bổ sung phát triển

Xin chân thành cảm ơn./

Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2019

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Đức Việt

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục hình vẽ

Danh mục bảng

MỞ ĐẦU

* Lý do chọn đề tài 1

* Mục đích nghiên cứu 1

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

* Phương pháp nghiên cứu 2

* Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài 2

* Cấu trúc luận văn 3

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TẠI HÀ NỘI 4

1.1 Tầng hầm và tường tầng hầm nhà cao tầng 4

1.1.1 Một số khái niệm 4

1.1.2 Xu thế phát triển xây dựng tầng hầm nhà cao tầng 4

1.1.3 Sự cần thiết của tầng hầm nhà cao tầng 6

1.2 Các căn cứ pháp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội 7

1.3 Tổng quan về xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng 8

1.3.1 Công tác khảo sát và quan trắc địa kỹ thuật 8

1.3.2 Các giải pháp thiết kế tầng hầm nhà cao tầng 10

1.4.1 Công trình Trung tâm thương mại hàng hải quốc tế 27

1.4.2 Công trình trụ sở Ngân hàng công thương Vietinbank 27

1.4.3 Công trình Khu hỗn hợp nhà ở, văn phòng và dịch vụ thương mại 28

1.4.4 Công trình văn phòng làm việc và cho thuê số 15 Thành Công 29

1.5 Một số nhận xét 29

1.5.1 Về tổng quan xây dựng tầng hầm nhà cao tầng 29

1.5.2 Bài học kinh nghiệm rút ra từ một số sự cố trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng 30

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 33

2.1 Các yêu cầu chính về khảo sát 33

2.1.1 Khảo sát địa chất công trình…… 33

2.1.2 Khảo sát địa chất thủy văn 35

2.1.3 Khảo sát các công trình lân cận 35

2.1.4 Công tác quan trắc trong thi công 37

2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế tường tầng hầm 37

2.2.1 Các số liệu đầu vào thiết kế…… 37

2.2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán áp lực do đất nền tác dụng lên tường tầng hầm 38

2.2.3 Các phương pháp tính toán nội lực tường tầng hầm…… 43

2.3 Một số hiện tượng mất ổn định trong thi công hố đào 49

2.3.1 Lún sụt nền đất xung quanh hố đào…… 49

2.3.2 Mất ổn định thành hố đào 50

2.3.3 Hiện tượng đẩy trồi hố đào 51

2.4 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng tới mất ổn định hố đào 52

2.4.3 Ảnh hưởng của giá trị ứng suất ngang ban đầu trong đất 53

2.4.4 Ảnh hưởng của sự thay đổi ứng suất trong đất 53

2.4.5 Ảnh hưởng do điều kiện mực nước ngầm 54

2.4.6 Ảnh hưởng độ cứng của hệ thống chống đỡ thành hố đào 54

2.4.7 Ảnh hưởng của sự gia tải trước 55

2.4.8 Ảnh hưởng do sử dụng phương pháp thi công 55

2.4.9 Ảnh hưởng do chất lượng công tác xây dựng 56

2.5 Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn tại TP Hà Nội 57

2.5.1 Điều kiện địa chất công trình …… 57

2.5.2 Điều kiện địa chất thủy văn 60

2.6 Nguyên tắc chung về giải pháp địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng 61

2.6.1 Khái niệm về giải pháp địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng …… 61

2.6.2 Nguyên tắc lựa chọn giải pháp địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tường tầng hầm 62

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ TẠI HÀ NỘI - THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TƯỜNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH NO-DV03, DỰ ÁN ROSE TOWN……… 64

3.1 Giới thiệu chung về công trình NO-DV03………64

3.1.1 Đặc điểm và quy mô công trình………64

3.1.2 Giải pháp kết cấu công trình……… 65

3.2 Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn vị trí xây dựng công trình……… 66

3.2.1 Đặc điểm địa tầng……… 67

3.3.1 Phương án thiết kế……….73 3.3.2 Tính toán chuyển vị, kiểm tra khả năng chịu lực tường vây………….76

3.4 Biện pháp thi công xây dựng tầng hầm công trình……….86

3.4.1 Các giai đoạn thi công tầng hầm công trình ………86 3.4.2 Một số lưu ý trong quá trình quản lý, thi công xây dựng tầng hầm……… ………92

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận 94 Kiến nghị 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Kết quả phân tích nội lực tường barét và tường cừ Larsen

Phụ lục 2: Kết quả kiểm tra khả năng chịu lực của tường cừ Larsen và tường barét

Dự án khu văn phòng giao dịch, nhà ở, chung

cư cao tầng, biệt thự nhà vườn để bán và cho thuê – Rose Town

Hình 1.1 Tiết diện cừ BTCT DƯL chữ H và chữ T

Hình 1.2 Hình ảnh thi công ép cừ và hệ thép hình chống đỡ tường cừ Hình 1.3 Hình ảnh thi công hạ cừ BTCT DƯL bằng máy ép thủy lực Hình 1.4 Hình ảnh công trình sử dụng cọc Xi măng đất

Hình 1.5 Hình ảnh cọc khoan nhồi làm tường vây tầng hầm

Hình 1.6 Hệ chống đỡ tường barét, phương pháp thi công semi top –

down Hình 1.7 Hệ chống đỡ tường barét bằng hệ thép hình

Hình 1.8 Quy trình công nghệ thi công tường tầng hầm theo phương

pháp đổ bê tông tại chỗ

Hình 2.1 Áp lực do lăng thể trượt sau lưng tường gây chuyển vị cho

tường

Hình 2.2 Sự chuyển dịch của tường khiến đất sau lưng tường bị ép

lại Hình 2.3 Biểu đồ phân bố áp lực nước sau lưng tường chắn

Hình 2.4 Chuyển dịch của thân tường sau các lần đào

Hình 2.5 Sơ đồ tính toán theo phương pháp Sachipana

Hình 2.6 Sơ đồ phân khu địa chất công trình Hà Nội

Hình 3.1 Mặt cắt địa chất công trình NO-DV03

Hình 3.2 Mặt bằng tường tầng hầm công trình NO-DV03

Hình 3.3 Mô hình Plaxis tính toán tường vây

Hình 3.4 Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 1, KV1 Hình 3.5 Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 2, KV1

Hình 3.8 Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 5, KV1 Hình 3.9 Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 6, KV1 Hình 3.10 Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 1, KV2

Hình 3.11 Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 2, KV2

Hình 3.12 Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 3, KV2

Hình 3.13 Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 4, KV2

Hình 3.14 Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 5, KV2

Hình 3.15 Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 6, KV2

Hình 3.16 Cấu tạo điển hình tường barét B600

Hình 3.17 Đoạn tường ba rét đã thi công DV03, mặt tiếp giáp nhiều

nhà dân Hình 3.18 Thi công ép Larsen 16m DV03, các mặt còn lại công trình Hình 3.19 Mặt bằng biện pháp thi công tầng hầm công trình DV03 Hình 3.20 Các bước thi công tầng hầm công trình NO-DV03 (1,2,3)

Hình 3.21 Các bước thi công tầng hầm công trình NO-DV03 (4,5,6)

Hình 3.22 Các bước thi công tầng hầm công trình NO-DV03 (7,8,9)

Hình 3.23 Các bước thi công tầng hầm công trình NO-DV03

(10,11,12)

Bảng 1.3 Cường độ của bê tông theo TCVN 5574-2012

Bảng 2.1 Tính chất cơ lý cơ bản của đất nền Hà Nội theo phân khu

địa chất Bảng 3.1 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất

Bảng 3.2 Kết quả đo mực nước ngầm tại hố khoan khảo sát công

trình NO-DV03 Bảng 3.3 Bảng thông số đầu vào tính toán trong Plaxis

MỞ ĐẦU

* Lý do chọn đề tài

Hiện nay tại Thành phố Hà Nội các công trình xây dựng nhà cao tầng

có tầng hầm là khá phổ biến, thậm chí còn là yêu cầu bắt buộc, để đáp ứng không gian công cộng (siêu thị, khu vui chơi, khu để các phương tiện như ô

tô, xe máy…) Thiết kế và thi công tầng hầm nhà cao tầng tại Việt Nam đang từng bước phát triển kể cả về công nghệ cũng như quy mô xây dựng

Nhờ có điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn thuận lợi, Thành phố Hà Nội rất phù hợp với việc thi công tầng hầm Hiện nay có rất nhiều công trình có tầng hầm được xây dựng tại Hà Nội Thông thường các công trình này có từ 1 tới 3 tầng hầm, thậm chí một số công trình đã có đến 5 tầng hầm Bên cạnh những thành công bước đầu trong việc triển khai xây dựng phần hầm của các nhà cao tầng với chiều sâu ngày một lớn, ta còn thấy những tồn tại và khiếm khuyết thậm chí là sự cố trong xây dựng phần tầng hầm xuất phát từ nhiều khâu khác nhau Trong đó có thể xuất phát ngay từ khâu khảo sát, tới khâu thiết kế, giám sát và cuối cùng là thi công công trình không đúng như yêu cầu kỹ thuật của thiết kế đặt ra Các khiếm khuyết, tồn tại đó có thể gây mất an toàn và nguy hiểm đến con người, thiết bị và làm giảm tính bền vững, tuổi thọ, mỹ quan của công trình thậm chí gây phá hoại hoàn toàn kết cấu công trình

Từ những phân tích trên tác giả lựa chọn Đề tài “ Lựa chọn giải pháp Địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội ”

có tính cấp thiết và thực tiễn rất cao

* Mục đích nghiên cứu

Đưa ra một số đề xuất kiến nghị về địa kỹ thuật, góp phần lựa chọn giải pháp hợp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

+ Các công trình có xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội;

+ Công tác khảo sát, thiết kế và biện pháp thi công phần ngầm;

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Trong phạm vi luận văn này, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu và đưa

ra giải pháp hợp lý trong thiết kế, thi công xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng trong điều kiện địa kỹ thuật tại Hà Nội

* Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau đây:

- Nghiên cứu lý thuyết: thu thập, nghiên cứu các tài liệu, quy phạm kỹ thuật, tiêu chuẩn liên quan đến khảo sát, tính toán thiết kế và thi công xây dựng tầng hầm nhà cao tầng

- Phương pháp phân tích tổng hợp và tham vấn ý kiến của các chuyên gia; các Thầy/ Cô giáo chuyên ngành Địa kỹ thuật;

- Phương pháp thống kê: thu thập số liệu thực tế một số công trình xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội bao gồm: số liệu khảo sát địa chất công trình; địa chất thủy văn; các tính toán thiết kế; biện pháp thi công; quá trình triển khai thi công xây dựng

* Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần đưa ra giải pháp Địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng

- Về mặt thực tiễn: góp phần là tài liệu tham khảo cho các cơ quan quản

lý nhà nước, các chủ đầu tư, các đơn vị thiết kế và thi công xây dựng nhằm hướng đến nâng cao chất lượng xây dựng phần ngầm nói riêng và xây dựng công trình nói chung tại Hà Nội

* Cấu trúc luận văn

Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo và Phụ lục, nội dung chính của Luận văn gồm ba chương:

Chương 1: Tổng quan về xây dựng tầng hầm

Chương 2: Cơ sở khoa học về thi công xây dựng tầng hầm nhà cao tầng Chương 3: Áp dụng cho công trình thực tế tại Hà Nội – Thiết kế và thi công tường tầng hầm công trình NO-DV03, dự án Rose Town

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ

CAO TẦNG TẠI HÀ NỘI 1.1 Tầng hầm và tường tầng hầm nhà cao tầng

1.1.1 Một số khái niệm

- Nhà cao tầng (NCT): Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường thì được gọi là NCT

+ Theo Ủy ban về Nhà cao tầng và Nhà ở đô thị Quốc tế: những nhà cao từ 14 tầng hoặc 50m trở lên được xem là Nhà cao tầng

+ Tại Việt Nam, Tiêu chuẩn Nhà cao tầng – Tiêu chuẩn thiết kế (TCXDVN 323:2004) đã bị hủy do không còn phù hợp và chưa có Tiêu chuẩn khác thay thế, cơ bản cho rằng những nhà cao từ 09 tầng trở lên được xem là Nhà cao tầng

- Tầng hầm: là tầng mà quá một nửa chiều cao của nó nằm dưới cốt mặt đất công trình theo quy hoạch được duyệt [1]

- Tầng hầm có thể nửa nổi, nửa chìm hoặc nằm hoàn toàn trong lòng đất Số lượng tầng hầm cho nhà nhiều tầng chủ yếu phụ thuộc vào ý đồ sử dụng của Chủ đầu tư và đáp ứng yêu cầu về diện tích để ô tô và xe máy theo quy định của Nhà nước Tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào chiều cao của công trình, những đặc điểm Địa kỹ thuật của công trình cũng như công nghệ thi công xây dựng tầng hầm

1.1.2 Xu thế phát triển xây dựng tầng hầm nhà cao tầng

- Nhà có tầng hầm đã có từ lâu trên thế giới việc xây dựng tầng hầm NCT đã trở thành phổ biến khi xây dựng NCT

+ Ở Châu Âu do đặc điểm nền đất tương đối tốt, mực nước ngầm thấp,

kỹ thuật xây dựng tầng hầm tiên tiến và do nhu cầu sử dụng nên hầu như NCT nào cũng có tầng hầm, thậm chí các siêu thị chỉ có 2-3 tầng nổi nhưng cũng

có tới 2-3 tầng hầm

+ Ở Châu Á nói chung do điều kiện phát triển kinh tế, việc xây dựng tầng hầm NCT chưa phổ biến Tuy nhiên tại một số quốc gia có nền kinh tế phát triển, có nguồn lực tài chính lớn để đầu tư phát triển hạ tầng như Nhật Bản; Hàn Quốc; Trung Quốc; Singapore…thì số lượng NCT có tầng hầm chiếm tỷ lệ khá cao, số lượng tầng hầm tại các tòa NCT từ 01 đến 05 tầng hầm

+ Ở Việt Nam đặc biệt là tại 02 thành phố lớn Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, hầu hết các NCT đều thiết kế có tầng hầm để giải quyết vấn đề đỗ

xe và các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà Thành phố Hà Nội đã chính thức ban hành quy định về “Hướng dẫn xác định quy mô tầng hầm phục vụ đỗ xe đối với các dự án đầu tư xây dựng trên địa bàn Hà Nội”

Bảng 1.1 Thống kê một số Nhà cao tầng có tầng hầm tại Hà Nội

TT Công trình Số tầng nổi Số tầng hầm Độ sâu đào

1 CT2 Tô Hiệu – Xuân Mai

+ Qua bảng thống kê sơ bộ trên ta nhận thấy các công trình thường có

từ 01 đến 03 tầng hầm, chiều sâu đào từ 6m đến 12m Đặc biệt tại Hà Nội đã

có những dự án có đến 05 tầng hầm

+ Vấn đề xây dựng tầng hầm cho NCT đã trở thành quen thuộc trong ngành xây dựng ở Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giới Đòi hỏi chúng ta phải giải quyết được các bài toán từ khảo sát Địa kỹ thuật đến thiết

kế và thi công xây dựng tầng hầm NCT, đáp ứng các yêu cầu về an toàn, sự bền vững của công trình cũng như đảm bảo các yêu cầu về tính kinh tế

1.1.3 Sự cần thiết của tầng hầm nhà cao tầng

a Nhu cầu sử dụng

- Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, quá trình đô thị hóa kéo theo sự phát triển mạnh của NCT, kèm theo đó là sự phát triển của các phương tiện cá nhân Vấn đề tất yếu phải có mặt bằng đỗ xe phục vụ cho các

cư dân làm việc và sinh sống trong các tòa NCT, giải pháp kỹ thuật đặt ra có thể là dưới tầng hầm hoặc ở trên cao, tuy nhiên vấn đề để xe các tầng trên cao chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố: sự khống chế chiều cao tĩnh không của tòa nhà; làm mất đi diện tích khai thác thương mại của các Chủ đầu tư Do vậy giải pháp xây dựng và khai thác tầng hầm vẫn là chủ yếu

- Ngoài mục đích làm chỗ đỗ xe cho các phương tiện giao thông cá nhân thì tầng hầm còn có thể được sử dựng với các mục đích sau:

+ Làm không gian thương mại (siêu thị, trung tâm thương mại…)

+ Làm tầng kỹ thuật của tòa nhà;

+ Làm tầng sinh hoạt cộng đồng của cư dân;

+ Làm nơi cư trú; công sự khi xảy ra chiến tranh

b Vấn đề nền móng công trình

- Khi xây dựng tầng hầm một lượng lớn đất, cát được đào đi để lấy không gian sử dụng nên tải trọng xuống nền giảm, có lợi cho sức chịu tải của

nền đất Hơn nữa nếu tầng hầm đặt dưới mực nước ngầm, sẽ có áp lực đẩy nổi tác dụng vào nền móng công trình làm giảm tải cho móng công trình đồng thời cũng giảm lún cho công trình

c Về mặt kết cấu

- Khi xây dựng NCT có tầng hầm trọng tâm của công trình sẽ được hạ thấp, làm tăng tính ổn định tổng thể của công trình Tầng hầm làm tăng độ sâu ngàm của công trình vào đất, làm tăng khả năng chịu lực ngang như gió, bão, động đất…

và Quy chế quản lý quy hoạch, kiến trúc đô thị được phê duyệt

- Tại Thành phố Hà Nội đã ban hành công văn số 4174/UBND-ĐT ngày 28/08/2017 về việc “Hướng dẫn xác định quy mô tầng hầm phục vụ đỗ

xe đối với các dự án đầu tư xây dựng trên địa bàn Hà Nội” cụ thể:

+ Trong phạm vi phát triển đô thị theo quy hoạch chung xây dựng Thủ

đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt gồm 2 khu vực: Khu vực nội đô lịch sử, giới hạn từ vành đai 2 trở vào và khu vực nội đô mở rộng, phát triển mới giới hạn từ vành đai 2 đến vành đai 4 và các đô thị vệ tinh, đô thị sinh thái

Đối với nhà ở, không phân biệt các loại công trình nhà ở như chung cư cao cấp, nhà ở thương mại, nhà ở xã hội, nhà tái định cư…Thành phố Hà Nội yêu cầu phải có tầng hầm theo chỉ tiêu tính toán nhu cầu đỗ xe;

Đối với công trình công cộng, hỗn hợp, cơ quan như văn phòng, khách sạn, trung tâm thương mại , các công trình hỗn hợp, dịch vụ đô thị (dạy nghề, văn hóa, thể dục thể thao, vui chơi giải trí, du lịch, tài chính, ngân hàng, bảo hiểm, viễn thông ) cấp thành phố và khu vực, TP Hà Nội yêu cầu khuyến khích bổ sung diện tích tầng hầm, trong đó phải đảm bảo đáp ứng đủ chỗ đỗ xe cho nhu cầu của bản thân công trình theo quy định

Bảng 1.2 Bảng chỉ tiêu cụ thể quy định diện tích đỗ xe – Thành phố Hà Nội (Công văn số 4174/UBND-ĐT ngày 28/08/2017 của UBND TP Hà Nội)

1.3 Tổng quan về xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng

1.3.1 Công tác khảo sát và quan trắc địa kỹ thuật

a Khảo sát địa kỹ thuật

- Trước khi thiết kế xây dựng công trình, cần phải tìm hiểu chi tiết điều kiện cấu tạo địa chất của khu vực xây dựng, tham khảo trước các tài liệu khảo sát địa chất của các công trình trong khu vực đã xây dựng trước

- Việc tìm hiểu, xem xét đánh giá điều kiện địa chất ban đầu của khu đất dự kiến xây dựng góp phần rất quan trọng cho việc lập nhiệm vụ và đề cương khảo sát công trình Biết được sơ bộ tình hình địa chất của địa điểm xây dựng là cơ sở giúp cho việc lập nhiệm vụ, để cương khảo sát được thực

tế, chính xác, đầy đủ và tiết kiệm

- Khảo sát địa kỹ thuật: là công tác điều tra, xác định và đánh giá các điều kiện địa kỹ thuật để xây dựng nhà và công trình Đồng thời xem xét tương tác của môi trường đất với bản thân nhà và công trình trong quá trình xây dựng và khai thác chúng [2]

- Phương án khảo sát địa kỹ thuật được lập trên cơ sở:

+ Các tài liệu lưu trữ liên quan đến khu vực dự kiến xây dựng: cấu trúc địa chất, địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn, các vấn đề về động lực công trình, tính chất cơ lý của đất đá;

+ Nhiệm vụ khảo sát địa kỹ thuật, các số liệu liên quan đến đặc điểm công trình như mặt bằng, kết cấu, công năng sử dụng

- Nhiệm vụ của công tác khảo sát địa kỹ thuật phải giải quyết được các vấn đề sau:

+ Làm sáng tỏ điều kiện địa chất công trình của khu vực xây dựng, bao gồm: đặc điểm địa kiến tạo (địa tầng, cấu trúc địa chất, kiến tạo); địa hình - địa mạo; địa chất thuỷ văn; các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình; tính chất cơ lý của đất đá; vật liệu xây dựng thiên nhiên

+ Trong mọi trường hợp, đều phải chỉ rõ vị trí và những đặc điểm của lớp đất có thể mang phần lớn hoặc phần đáng kể của tải trọng công trình (gọi

là lớp mang tải)

+ Khi lớp mang tải ở tương đối sâu hoặc sâu, phải dùng móng cọc để truyền tải trọng xuống, cần cung cấp những thông tin về phạm vi phân bố cùng các tính chất cơ lý của mỗi lớp đất mà cọc xuyên qua, hệ số ma sát của

đất với cọc, khả năng phát sinh lực ma sát âm lên cọc trong trường hợp sử dụng cọc ma sát và đặc biệt là của lớp đất chịu lực dưới mũi cọc trong trường hợp sử dụng cọc chống

+ Khi dự kiến áp dụng các giải pháp xử lý nền, cần tiến hành thử nghiệm và quan trắc trước cũng như sau khi xử lý

+ Khi thiết kế hố đào sâu, cần thí nghiệm và dự báo khả năng hạ thấp mực nước ngầm, mức độ ảnh hưởng tới các công trình lân cận, kiến nghị các giải pháp xử lý nếu cần

b Quan trắc địa kỹ thuật

- Quan trắc địa kỹ thuật nhằm mục đích theo dõi sự thay đổi biến dạng

và độ bền của đất đá cũng như của công trình xây dựng trong quá trình thi công và khai thác Vị trí và thời gian quan trắc được xác định tuỳ theo đặc điểm công trình xây dựng và điều kiện địa kỹ thuật khu vực xây dựng [2]

- Quan trắc địa kỹ thuật để biết được quy mô, trị số của các hiện tượng theo không gian và thời gian, phát hiện chiều hướng phát triển của các hiện tượng bất lợi nhằm hoạch định các biện pháp phòng chống hữu hiệu

1.3.2 Các giải pháp thiết kế tầng hầm nhà cao tầng

a Khái niệm tường tầng hầm:

- Tường tầng hầm là một bộ phận quan trọng của tầng hầm nhà cao tầng, có kết cấu là bê tông cốt thép (BTCT) được đổ tại chỗ hoặc lắp ghép (bằng các cấu kiện BTCT đúc sẵn) Tường tầng hầm có tác dụng bao che và chống thấm cho tầng hầm trong quá trình khai thác sử dụng Trong một số công nghệ thi công tầng hầm NCT (Top - down; Semi Top – down), tường tầng hầm còn có tác dụng giữ ổn định thành hố đào trong quá trình thi công

hố móng được thuận lợi Tải trọng chủ yếu tác dụng lên tường tầng hầm là tải trọng ngang như: áp lực đất, áp lực nước, tải trọng thi công [12]

+ Tường tầng hầm kết cấu BTCT đổ tại chỗ bao gồm:

Tường barét: là tường bê tông đổ tại chỗ, thường dày từ 600-800mm

để chắn, giữ ổn định móng sâu trong quá trình thi công Tường có thể được làm từ các đoạn cọc barét, tiết diện chữ nhật, chiều dài đoạn từ 2.6m đến 5.0m Tường barét là giải pháp chủ yếu trong xây dựng các công trình NCT

có từ 02 tầng hầm đến 05 tầng hầm hoặc thậm chí lớn hơn Các đoạn tường barét được liên kết chống thấm bằng gioăng cao su, thép và làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường và bo đặt áp sát tường phía bên trong tầng hầm

Tường bao bê tông dày 300 – 400mm: là tường bê tông đổ tại chỗ, tuy nhiên được đổ sau khi hố móng đã được đào đến cao độ thiết kế, các giải pháp giữ ổn định thành hố đào thường là cừ thép hoặc cọc xi măng đất Giải pháp thiết kế này thường được sử dụng với những công trình nhà cao tầng có nhỏ hơn 02 tầng hầm, cho phép chuyển vị kết cấu chống đỡ và biến dạng đất nền xung quanh trong giới hạn tính toán

+ Tường tầng hầm kết cấu BTCT đúc sẵn (thường là BTCT DƯL): các đoạn cọc BTCT DƯL có hình chữ H hoặc chữ T Các đoạn cọc BTCT DƯL đúc sẵn liên kết với nhau tại các mối nối giữa các cấu kiện, trên phân tích các điều kiện kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn biện pháp thi công (BPTC), giải pháp chống đỡ và hoàn thiện chống thấm cho tường tầng hầm phù hợp với điều kiện công trình thực tế Giải pháp thiết kế tường tầng hầm bằng kết cấu BTCT DƯL đúc sẵn thích hợp với các công trình nhỏ hơn 02 tầng hầm, mặt bằng thi công tương đối rộng đảm bảo tập kết; bố trí các thiết bị cẩu hạ cấu kiện và thi công ép cấu kiện

Hình 1.1: Tiết diện cừ BTCT dự ứng lực chữ H và chữ T

b Vật liệu làm tường tầng hầm [8]

- Bê tông tường tầng hầm

+ Bê tông sử dụng cho tường tầng hầm không được nhỏ hơn B15, chiều dày của chi tiết chịu lực không nhỏ hơn 20cm đối với công trình đổ tại chỗ, không có dự ứng lực trước; không nhỏ hơn B25 đối với chi tiết lắp ghép, còn chiều dày không nhỏ hơn 15cm đối với BTCT dự ứng lực trước

+ Bê tông chống thấm cần sử dụng cấp W6 trở lên cho các kết cấu nằm trong đất có độ ẩm tự nhiên Cường độ tính toán của bê tông trong các kết cấu được xây dựng bằng bê tông và BTCT được lấy tại tiêu chuẩn hiện hành TCVN 5574-2012 “Kết cấu Bê tông và BTCT Tiêu chuẩn thiết kế”

Bảng 1.3 Cường độ của bê tông theo TCVN 5574-2012

Nén dọc trục Rb (MPa) 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25 Kéo dọc trục Rbt (MPa) 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45

Mô đun đàn hồi Ebx10-(MPa) 23,0 27,0 30,0 32,5 34,5 36,0 37,5

- Ngoài ra còn các loại bê tông khác cũng được sử dụng trong việc thi công tường tầng hầm như:

+ Bê tông – polyme là loại bê tông dùng chất kết dính là khoáng chất thâm nhập vào polyme dưới áp suất và nhờ đó có độ chặt và tính chống thấm cao

+ Trong tương lai tương lai thi công tường tầng hầm có thể được sử dụng bê tông dự ứng lực trong xi măng chịu kéo Loại xi măng này được sản xuất bằng hỗn hợp bột clinke, xi măng pooc lăng, bột sét và đá vôi với tỉ lệ: 70:15:15 Bê tông dự ứng lực có đặc trưng là độ chặt cao, không thấm nước

và khí, bền nứt và có thể được đổ tại chỗ

c Cấu tạo tường tầng hầm

- Kích thước hình học của tường tầng hầm [9]

+ Tiết diện ngang của tường thông dụng nhất là hình chữ nhật, hình chữ

L Chiều rộng của tường phụ thuộc vào yêu cầu của công trình, chiều sâu phải

đủ dài để cắm vào lớp đất tốt

- Chiều sâu của tường càng lớn thì áp lực đất tác dụng lên tường càng tăng, nên chiều dày của tường phải đảm bảo về khả năng chịu lực và biến dạng, thông thường chọn như sau:

+ Công trình có 1 tầng hầm, chiều sâu tường trong đất từ 3-5m, chiều dày chọn từ 200-300mm

+ Công trình có 2 tầng hầm, chiều sâu tường trong đất từ 8-14m, chiều dày chọn từ 400-600mm

+ Công trình có 3 tầng hầm, chiều sâu tường trong đất từ 18-30m, chiều dày chọn từ 600-800mm

+ Công trình có >= 4 tầng hầm, chiều sâu tường trong đất từ 25-40m, chiều dày chọn từ 800-1200mm

+ Địa chất công trình: Những vùng có nước ngầm cao, có cát chảy, bùn chảy thì chiều dày tăng thêm nhằm tăng khả năng chống thấm cho tường

+ Thiết bị khoan tạo lỗ: Bề rộng của gầu khoan thường có kích thước

400, 600, 800, 1000, 1200mm

+ Biện pháp thi công: Biện pháp thi công tầng hầm ảnh hưởng đến chiều dày của tường, vì trong quá trình thi công đào đất sẽ làm thay đổi sơ đồ làm việc của tường, khi đó tường làm việc theo dạng công xôn, dạng công xôn có một thanh chống, công xôn nhiều thanh chống,…

1.3.3 Thi công tường tầng hầm nhà cao tầng

a Các giải pháp giữ ổn định khi thi công hố đào sâu tầng hầm NCT

- Khi thi công tầng hầm cho các công trình NCT đặc biệt là các công trình NCT tại các thành phố lớn trong khu đông dân cư, vấn đề quan trọng đặt

ra là giải pháp thi công hố đào sâu trong khu đất chật hẹp liên quan đến các yếu tố kỹ thuật và môi trường Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng đất nền xung quanh khu vực hố đào và có thể làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển có thể gây lún, hư hỏng cho công trình lân cận nếu không có giải pháp thích hợp

- Các giải pháp giữ ổn định thành hố đào thường được áp dụng là: tường cừ thép, tường cừ cọc xi măng đất, tường bằng cọc khoan nhồi BTCT, tường cừ BTCT DƯL đúc sẵn và tường barét

▪ Yêu cầu chung các loại tường cừ là phải đảm bảo về cường độ cũng như độ ổn định dưới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọng do được cắm sâu vào đất Tùy theo phương án tính toán thiết kế ban đầu, các điều kiện về kinh tế và kỹ thuật lựa chọn giải pháp giữ ổn định thành hố đào phù hợp

+ Tường cừ thép: được sử dụng rộng rãi làm tường chắn tạm trong thi

công tầng hầm NCT Có nhiều loại cừ khác nhau nhưng loại được sử dụng rộng rãi nhất tại Việt Nam là Larsen FSP-IV, chiều dài cây cừ từ 6m – 18m,

có nguồn gốc từ các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc Biện pháp thi công hạ cừ thép bằng búa rung hoặc bằng máy ép thủy lực

▪ Hệ thống chống đỡ: sử dụng hệ khung dàn thép hình (thường là thép hình chữ H), neo trong đất hoặc kết hợp các chống đỡ bằng thép hình và neo

▪ Ưu điểm:

▫ Dễ vận chuyển, biện pháp thi công ép, nhổ đơn giản Khi thi công bằng máy ép thủy lực, máy ép rung không gây rung động lớn, ít ảnh hưởng đến công trình lân cận

▫ Khi thi công ván cừ thép đúng kỹ thuật tạo thành tường chắn tạm có khả năng cách nước khá tốt

▫ Dễ dàng thi công lắp đặt hệ thống chống đỡ hoặc hệ thống neo gia cố tường cừ

▫ Ván cừ thép ít khi bị hư hỏng nên có thể sử dụng được nhiều lần, đảm bảo yêu cầu về kinh tế

▪ Nhược điểm:

▫ Hạn chế về chiều dài nên cừ thép chỉ sử dụng hiệu quả với công trình

có không quá 02 tầng hầm với chiều sâu hố đào không lớn

▫ Nước có thể chảy vào hố đào khi các khe cừ không kín khít, gây khó khan trong quá trình thi công hố móng

▫ Cừ thép có thể bị ăn mòn do tính chất hóa lý của địa chất nền, tại khu vực có địa chất nền cát có thể gây rất nhiều khó khăn trong quá trình ép cừ

▫ Khi nhổ cừ trong điều kiện đất dính thường kéo theo một lượng đất đáng kể theo bụng cừ, do vậy có thể gây dịch chuyển nền đất lân cận hố đào

Hình 1.2: Hình ảnh thi công ép cừ và hệ thép hình chống đỡ tường cừ

+ Tường cừ BTCT đúc sẵn: thường là kết cấu bê tông cốt thép dự ứng

lực đúc sẵn, các dạng mặt cắt thường dùng hình chữ H hoặc chữ T Biện pháp thi công hạ các cấu kiện cừ thường dùng là phương pháp đóng, ép hoặc rung,

có hoặc không kết hợp xối nước áp lực cao

▪ Hệ thống chống đỡ: sử dụng hệ khung dàn thép hình (thường là thép hình chữ H) hoặc hệ kết cấu công trình (cột, dầm, sàn) để chống đỡ theo phương pháp thi công Top – down hoặc Semi Top - down

▪ Ưu điểm:

▫ Đẩy nhanh tiến độ, quá trình thi công được liên tục không phụ thuộc vào thời gian ninh kết của bê tông

▫ Kiểm soát chất lượng bê tông cấu kiện tốt hơn so với thi công bê tông tại chỗ do cấu kiện cừ được đúc sẵn trong nhà máy

▪ Nhược điểm:

▫ Mức độ cơ giới hóa cao, đòi hỏi mặt bằng thi công rộng để tập kết cấu kiện, thiết bị cẩu hạ và thiết bị thi công ép, đóng Tại một số khu vực có địa chất nền cát có thể gây rất nhiều khó khăn trong quá trình ép hạ cừ

▫ Việc xử lý mối nối ngang phức tạp, đòi hỏi phải nghiên cứu kỹ khi đưa ra phương pháp xử lý

▫ Do hạn chế về chiều dài nên cừ BTCT DƯL không thích hợp với những công trình nhiều hơn 02 tầng hầm và chiều sâu hố đào lớn

Hình 1.3: Hình ảnh thi công hạ cừ BTCT DƯL bằng máy ép thủy lực

+ Tường cừ cọc xi măng đất: là phương pháp dùng máy tạo cọc để

trộn cưỡng bức xi măng với đất yếu Ở dưới sâu, lợi dụng phản ứng hóa học – vật lý xảy ra giữa xi măng với đất làm cho đất mềm đóng rắn lại thành một thể cọc có cường độ và tính ổn định Khi độ sâu hố đào từ 3m đến 6m, sử dụng công nghệ cọc xi măng đất làm kết cấu chống giữ thành hố đào sẽ thu được kết quả tốt

▪ Hệ thống chống đỡ: sử dụng hệ khung dàn thép hình (thường là thép hình chữ H), neo trong đất hoặc kết hợp các chống đỡ bằng thép hình và neo

▪ Ưu điểm:

▫ Giảm ảnh hưởng chấn động đến công trình lân cận, khi thi công sử dụng vật liệu chính là xi măng, không ô nhiễm môi trường so với thi công cọc khoan nhồi và tường ba rét (bắt buộc phải sử dụng dung dịch bentonite hoặc dung dịch hóa học khác có tính chất cơ lý tương đương)

▫ Cọc xi măng đất là dạng tường trọng lực (giữ ổn định bằng trọng lượng bản thân) nên ít phải sử dụng hệ chống đỡ, do vậy hố móng được thông thoáng tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thi công

▫ Tiến độ thi công nhanh, có thể thi công trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, ít rủi ro trong quá trình thi công

▫ Thiết bị và công nghệ thi công không phức tạp do vậy làm giảm giá thành công trình, góp phần mang lại hiệu quả kinh tế tốt cho dự án

▪ Nhược điểm:

▫ Khả năng chịu uốn, cắt kém, không sử dụng được khi công trình chiều sâu hố đào lớn

▫ Diện tích mặt bằng chiếm chỗ lớn

Hình 1.4: Hình ảnh công trình sử dụng cọc Xi măng đất

+ Tường bằng cọc khoan nhồi BTCT: trong những năm gần đây với

các công trình xây dựng trong khu đất chật hẹp, xây chen với các công trình lân cận, hệ tường vây trong đất thường được sử dụng là dãy cọc khoan nhồi mini đường kính 300mm đến 600mm liên tục gần nhau tạo thành một dãy cọc làm tường chắn tạm để thi công hố đào tầng hầm

▪ Hệ thống chống đỡ: sử dụng hệ khung dàn thép hình (thường là thép hình chữ H), neo trong đất hoặc kết hợp các chống đỡ bằng thép hình và neo

▫ Đòi hỏi thiết bị và công nghệ thi công phức tạp, tăng giá thành công trình, đặc biệt tại những công trình có diện tích hầm lớn, khối lượng tường vây tầng hầm lớn Đòi hỏi sự giám sát chặt chẽ trong quá trình thi công, đảm bảo chất lượng cọc khoan nhồi

Hình 1.5: Hình ảnh cọc khoan nhồi làm tường vây tầng hầm

+ Tường barét: là tường trong đất bằng BTCT đúc tại chỗ, thi công

tường trong đất thực chất là thi công các đoạn barét, được nối liền với nhau qua các gioăng chống thấm để tạo thành một bức tường trong đất bằng BTCT Các đoạn barét có thường có tiết diện chữ nhật, với chiều rộng từ 0.5m đến 1.5m, chiều dài từ 12m đến 30m cá biệt có những tường sâu đến 100m Ở Việt Nam đã thi công một số công trình sâu từ 18m đến 30m, rộng từ 0,6m đến 0,8m [10] Tường barét thường làm bằng BTCT có cấp độ bền B20-B35, chiều sâu tường phải cắm vào lớp đất tốt

▪ Hệ thống chống đỡ: sử dụng hệ khung dàn thép hình (thường là thép hình chữ H) hoặc hệ kết cấu công trình (cột, dầm, sàn) để chống đỡ theo phương pháp thi công Top – down hoặc Semi Top - down

Hình 1.6: Hệ chống đỡ tường barét, phương pháp thi công semi top – down

Hình 1.7: Hệ chống đỡ tường barét bằng hệ thép hình

▪ Ưu điểm:

▫ Tường trong đất có độ cứng lớn, tính biến dạng của kết cấu rất nhỏ, chống thấm tốt, do vậy được sử dụng rất rộng rãi trong những năm gần đây, ở những công trình có nhiều tầng hầm, chiều sâu hố đào lớn, yêu cầu cao về chống thấm, chống chuyển dịch của các công trình lân cận

▫ Bên cạnh việc sử dụng làm kết cấu chống đỡ, tường trong đất còn được sử dụng như một phần kết cấu của công trình (phương pháp thi công Top – down hoặc Semi top – down)

▫ Trong quá trình thi công gây ô nhiễm môi trường do sử dụng dung dịch bentonite

▪ Các bước thi công:

▫ Làm tường dẫn: Đào tường dẫn theo mặt bằng dọc tuyến hào định vị

theo thiết kế kỹ thuật, đặt vào tường dẫn một khung bằng thép được chế tạo sẵn hoặc tường dẫn bằng bê tông cốt thép định vị ở hai bên với chiều cao và chiều sâu để đảm bảo kích thước hố đào và thiết bị thi công không bị ảnh hưởng trong quá trình thi công

▫ Đào hào và gia cố vách hào: Dùng vữa sét đặc biệt có độ nhớt nhỏ và

khả năng tạo sét cao, huyền phù bentonite thấm vào đất bám chắc vào thành hào tạo cho bề mặt chúng một lớp vỏ (0,5-3mm) đủ chặt và chắc Lớp vỏ sét ngăn thấm dư của vữa sét vào khối đất và giữ cho vách đứng của đường hào tránh sạt lở do tải trọng tác động lên bề mặt

▫ Thi công các đoạn tường bê tông cốt thép đổ tại chỗ: Trong giới hạn

đoạn hào đã xong tiến hành lắp đặt khung thép Chiều rộng khung thép phải nhỏ hơn chiều rộng đường hào 10-12 cm để đảm bảo lớp bê tông bảo vệ, kiểm tra kỹ kích thước của khung thép

▫ Đổ bê tông các đoạn tường: Sau khi lắp đặt khung thép, bắt đầu đổ bê

tông theo phương pháp đổ bê tông dưới nước có sử dụng ống di chuyển đứng Hỗn hợp vữa bê tông cấp độ bền ít nhất B15 cần đủ độ đặc, độ dẻo và có độ sụt tiêu chuẩn 16-20cm khi độ lớn thành phần hạt tới 50mm

▫ Liên kết các đoạn tường: Các đoạn tường đổ theo các đợt khác nhau

được liên kết với nhau bằng mối nối cứng hoặc mềm Thông thường sử dụng vách ngăn đặt ở phía đầu đoạn đào và chìm xuống đất trước khi đổ bê tông Nhiệm vụ của vách ngăn là đảm bảo sự làm việc đồng thời của các đoạn tường, ngăn ngừa bê tông chảy từ đoạn hào này sang đoạn hào khác và bảo đảm chống thấm cho các mối nối

Hình 1.8: Quy trình công nghệ thi công tường tầng hầm theo phương pháp đổ

bê tông tại chỗ [8]

I Đào đất trong vữa sét; II Lắp đặt vách ngăn; III Hạ khung thép; IV

Đổ bê tông tường và dỡ tường chắn; V Đào lõi đất; VI Lắp đặt khung thép

và đổ bê tông

b Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng

- Phương pháp thi công từ dưới lên (bottom – up):

+ Đây là phương pháp thi công cổ điển thường được áp dụng ở những nơi có điều kiện địa chất tốt, mực nước ngầm thấp, xa các công trình đang khai thác sử dụng Toàn bộ hố đào được đào đến độ sâu thiết kế (độ sâu đặt móng) Sau khi đào, người ta thi công kết cấu các hạng mục từ dưới lên Để đảm bảo thành hố đào không bị sụt lở trong quá trình thi công người ta dùng các biện pháp giữ thành vách hố đào như:

▫ Nếu mặt bằng thi công đủ rộng thì đào theo mái dốc tự nhiên

▫ Nếu mặt thi công chật hẹp không cho phép mở rộng mái dốc thì có thể dùng cừ, cọc xi măng đất, tường vây để chắn giữ hố đào Tùy theo chiều sâu

hố đào mà thiết kế hệ thống chống đỡ tường chắn phù hợp

▫ Tiến độ thi công kéo dài

- Phương pháp thi công từ trên xuống (Top – down):

+ Công nghệ thi công Top – down là công nghệ thi công phần ngầm công trình nhà theo phương pháp từ trên xuống, trong công nghệ này đồng thời vừa thi công các tầng ngầm (bên dưới cos ±0.00, cos ±0.00 là cao độ mặt nền hoàn thiện của tầng trệt công trình nhà, đọc là cốt không) và móng của công trình, vừa thi công một số hữu hạn các tầng nhà thuộc phần thân bên trên cos ±0.00 (trên mặt đất)

+ Trong công nghệ thi công Top – down, người ta tiến hành thi công phần tường vây bao xung quanh tòa nhà (thường là tường trong đất BTCT đổ tại chỗ) Ở giai đoạn này các cột chống tạm bằng thép hình (cột kingpost) được đặt sẵn trong giai đoạn thi công cọc khoan nhồi Sau đó tiến hành thi công hệ kết cấu dầm, sàn tầng hầm từ trên xuống dưới Khi đổ bê tông sàn cos

±0.00 phải chừa lại phần sàn khu lõi thang, để làm lỗ mở thông khí, để đào và vận chuyển đất, vận chuyển vật liệu thi công kết cấu Khi bê tông sàn đạt cường độ thiết kế, đào đất từ cửa thi công phát triển ra các phía của mặt bằng tầng hầm, tiếp tục thi công kết cấu sàn tầng hầm 2 Quá trình thi công cứ như vậy cho đến khi thi công đến tầng hầm cuối cùng và đài móng công trình

+ Khi thi công tầng hầm các cột thép hình (kingpost) làm nhiệm vụ mang tải công trình, các cột này được lắp cốt thép tròn xung quanh theo thiết

kế và ghép ván khuôn, đổ bê tông sau

+ Ưu điểm:

▫ Phương pháp này tạo khả năng chống lại dịch chuyển của đất nền xung quanh khi đào đất một cách tốt nhất, vì vậy đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận Do hệ kết cấu dầm, sàn chính là hệ chống cho tường tầng hầm một cách liên tục và chắc chắn

▫ Tiết kiệm được ván khuôn, cây chống khi xây dựng tầng hầm

+ Nhược điểm:

▫ Thi công đào và vận chuyển đất khó khăn do không gian bị hạn chế

▫ Công nhân và giám sát kỹ thuật làm việc trong điều kiện thiếu ánh sáng tự nhiên, thông thoáng kém

▫ Thi công bê tông cột khó khăn do năm dưới các tấm sàn

▫ Tiến độ thi công kéo dài

- Phương pháp thi công Semi top – down (hay bán Top – down):

+ Thi công tầng hầm theo phương pháp bán Top – down là phương pháp kết hợp của 2 phương pháp từ dưới lên và từ trên xuống Theo phương pháp này, phần xung quanh mặt bằng tầng hầm (thường là 1 bước cột) được thi công theo phương pháp từ trên xuống và được thi công trước Phần còn lại phía trong được thi công theo phương pháp từ dưới lên và được thi công sau Phần tầng hầm thi công từ trên xuống cùng với tường vây tạo thành hệ kết cấu

đủ khả năng chống lại sự dịch chuyển của đất nền xung quanh hố đào, đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận

+ Ưu điểm:

▫ Phương pháp này khắc phục được một số nhược điểm của phương pháp thi công Top – down và Bottom – up như thời gian thi công được rút ngắn hơn, an toàn cho các công trình lân cận

▫ Phù hợp với công trình có từ 03 tầng hầm trở nên, mặt bằng thi công trung bình và lớn

+ Nhược điểm:

▫ Yêu cầu máy móc thi công hiện đại, đặc biệt công tác đào đất

▫ Quá trình thi công không liên tục, toàn khối từ dưới lên trên mà phải chia tách phân đoạn khó đảm bảo được kích thước hình học cũng như chất lượng cấu kiện, không an toàn khi khoét lỗ sâu quá lớn

▫ Hệ văng chống chính là sàn bê tông của công trình nên mặt bằng thi công tầng phía dưới chật hẹp, điều kiện làm việc một số khu vực thiếu ánh sáng và không khí

1.4 Một số sự cố khi thi công xây dựng tầng hầm tại Hà Nội

1.4.1 Công trình Trung tâm thương mại hàng hải quốc tế [17]

- Giới thiệu: công trình nằm tại phố Đào Duy Anh, Hà Nội, gồm 02 khối nổi cao 23 tầng và 04 tầng; 02 tầng hầm sâu 8,1m và 7,1m Kết cấu chống giữ hố đào sử dụng tường chắn bao gồm: Cọc xi măng đất D600mm dài 12m, cừ thép dài 12m và cọc khoan nhồi BTCT D800mm dài 12m Các thanh chống thép hình H300 đặt tại cao độ -1.00m, chống xiên xuống đầu cọc khoan nhồi

- Sự cố: Tường chắn bằng cọc khoan nhồi và cừ thép bị nghiêng vào phía hố đào khoảng 15cm; một nhà cấp 4 cách 3m bị đổ, hàng rào khách sạn Kim Liên cách 2m bị sập, một số ngôi nhà khác ở lân cận, đường bê tông và vỉa hè xung quanh công trình bị nứt

- Nguyên nhân: Do hố móng có diện tích lớn và hình dạng mặt bằng phức tạp, thanh chống H300 quá dài không đủ độ cứng, dẫn đến chuyển vị tường cừ lớn về phía hố móng

1.4.2 Công trình trụ sở Ngân hàng công thương Vietinbank [14]

- Giới thiệu: công trình nằm tại 108 phố Trần Hưng Đạo, Hà Nội, gồm 17tầng nổi cao 62,1m; 1tầng hầm sâu 5,8m Kích thước mặt bằng 27,4mx32,9m; kết cấu chống giữ hố đào sử dụng cừ thép dài 12m; hệ thống chống đỡ sử dụng là thép hình H300 được chia làm 02 đợt chống tại cao độ -0.85m và -2.8m

- Sự cố: Khi đào đất đợt 1 đẫ xảy ra sự cố máy xúc va vào thanh chống

ở cao độ -0.85m làm thanh chống bị cong; khi đào đến cao độ -5.8m đã xảy ra hiện tượng mất ổn định thanh chống, thanh chống bị biến hình và gẫy 2 thanh chống ở cao độ -0.85m; tường cừ chuyển vị lớn làm nứt đường nội bộ

- Nguyên nhân: thi công không đảm bảo an toàn làm cong thanh chống;

cừ thép không tiếp xúc đều với dầm đỡ nên áp lực phân bố không đồng đều

gây mất ổn định cục bộ, làm giảm độ cứng của hệ chống đỡ dẫn đến gẫy 2 thanh chống và chuyển vị tường cừ lớn

1.4.3 Công trình Khu hỗn hợp nhà ở, văn phòng và dịch vụ thương mại [17]

- Giới thiệu: công trình nằm tại lô đất H2, Trung Hòa, Cầu Giấy, Hà Nội, diện tích khu đất 5.536m2 với 35 tầng nổi và 4 tầng hầm Kết cấu chống giữ hố đào là hệ tường barét (dày 80cm, sâu 22,65m), biện pháp thi công Semi top – down kết hợp dùng hệ văng chống đỡ ngang là hệ dầm, sàn BTCT

- Sự cố: khi nhà thầu thi công tường vây trong điều kiện địa chất cát (lớp cát san nền dày khoảng 8m) dẫn đến nứt đường dân sinh khu biệt thự đường Nguyễn Chánh

- Nguyên nhân: khi thi công tường barét dung dịch bentonite không đủ

áp lực giữ thành hố đào trong quá trình thi công, dẫn đến sạt nở lớp đất dưới chân tường dẫn gây ra sự cố nứt đường dân sinh

1.4.4 Công trình văn phòng làm việc và cho thuê số 15 Thành Công [17]

- Giới thiệu: công trình nằm ở số 15 Thành Công, Ba Đình, Hà Nội, diện tích khu đất xây dựng 1.236m2 với 18 tầng nổi và 02 tầng hầm Kết cấu chống giữ hố đào là hệ tường barét (dày 60cm, sâu 16m), biện pháp thi công Semi top – down kết hợp dùng hệ văng chống đỡ ngang là hệ dầm, sàn BTCT

- Sự cố: khi đào đất đến cos -4.05m, nước từ bên ngoài thấm qua tường vây BTCT Sau đó nhiều vết nứt xuất hiện trên nền nhà của các nhà dân nằm sát tường chắn của công trình, tại một số vị trí tường vây bị phình lớn ảnh hưởng đến các kết cấu khác của công trình